Acerca de este experimento
Una nave espacial no puede volar en línea recta hasta Marte. Se desplaza alrededor del Sol siguiendo una elipse que toca la órbita de la Tierra en un extremo y la de Marte en el otro: una transferencia de Hohmann, la ruta que menos combustible requiere entre dos órbitas circulares. La nave tarda meses en llegar, así que debe lanzarse cuando Marte esté a la distancia adecuada por delante; de lo contrario, el planeta no estará allí cuando llegue la nave. Elige dos planetas, adelanta el tiempo, encuentra la próxima ventana de lanzamiento y lánzate.
Objetivos de aprendizaje
- Describe una órbita de transferencia de Hohmann como la mitad de una elipse que toca ambas órbitas planetarias
- Usa la tercera ley de Kepler para calcular el tiempo de transferencia
- Explica por qué existen las ventanas de lanzamiento y por qué se repiten después de un período sinódico
- Calcula los dos cambios de velocidad necesarios para una transferencia
- Compara las transferencias a planetas interiores y exteriores
Cómo usarlo
- 1Lánzate directamente a Marte el 1 de enero de 2026. ¿Dónde estará Marte cuando la nave llegue a su órbita?
- 2Pulsa «Restablecer» y luego «Siguiente ventana de lanzamiento». Compara el ángulo de adelanto del objetivo con el ángulo necesario y, después, lánzate.
- 3Lee el tiempo de vuelo y compruébalo con Kepler: la mitad del período de una órbita cuyo semieje mayor es la media de los dos radios.
- 4Pasa a la siguiente ventana después de la que usaste. ¿Cuántos días después es? Compáralo con el valor «Las ventanas se repiten cada».
- 5Elige Venus como objetivo. ¿El ángulo de adelanto necesario es positivo o negativo? ¿Por qué?
- 6Prueba con Júpiter y Saturno. ¿Cómo cambian el tiempo de vuelo y el Δv?
El modelo
Supuestos
- Todos los planetas se mueven a velocidad constante en órbitas circulares situadas en el mismo plano. Las órbitas reales son ligeramente elípticas e inclinadas, por lo que las ventanas y los tiempos de vuelo reales difieren en unas pocas semanas.
- Las posiciones de los planetas se calculan a partir de sus posiciones medias el 1 de enero de 2000 y de sus períodos orbitales, por lo que las ventanas de lanzamiento se sitúan cerca de las fechas reales (de la Tierra a Marte: abril de 2001, julio de 2005 y agosto de 2007).
- Se ignora la gravedad de los propios planetas. Δv es el cambio con respecto a la velocidad orbital del planeta, no con respecto a la velocidad en el suelo, por lo que no se incluyen la salida del planeta ni el aterrizaje.
- Las maniobras de impulso son instantáneas, y entre ellas la nave solo siente la gravedad del Sol.
Pruébalo en clase
- Q1¿Por qué una misión a Marte tiene que esperar unos 26 meses hasta la siguiente ventana de lanzamiento?
- Q2Un traslado de Hohmann a Saturno tarda unos 6 años. ¿Por qué las misiones reales hacen sobrevuelos de otros planetas en su lugar?
- Q3¿Por qué el traslado a un planeta interior como Venus también es un traslado de Hohmann, aunque la nave tenga que reducir la velocidad?
- Q4Tras llegar a Marte mediante un traslado de Hohmann, los astronautas quieren volver a casa. ¿Por qué deben esperar en Marte más de un año?
- Q5¿Por qué el tiempo de traslado a Marte es mucho menor que la mitad del período orbital de Marte?
Preguntas frecuentes
¿Es la transferencia de Hohmann la forma más rápida de llegar a otro planeta?
No. Para dos órbitas circulares, es la que menos combustible consume, pero no la más rápida. Una primera maniobra de propulsión más intensa coloca la nave en una órbita más rápida y alargada, que cruza antes la órbita del planeta de destino, a costa de consumir más combustible.
¿Por qué la nave no vuela en línea recta?
Entre las maniobras de propulsión, el motor está apagado y la única fuerza que actúa es la gravedad del Sol. Todo objeto que se mueve únicamente bajo la influencia de la gravedad solar sigue una elipse, así que la nave avanza por una de ellas, igual que un planeta.
¿Por qué el ángulo de adelanto necesario para Venus es negativo?
Venus se mueve más rápido que la Tierra. Durante la transferencia recorre más de media órbita, por lo que, en el momento del lanzamiento, Venus debe estar detrás de la Tierra, no delante.